Rahasia Telomerase, Enzim Keabadian Penunda Proses Penuaan

Bisakah Manusia Tetap Awet Muda atau Bahkan Membalikkan Proses Penuaan?

 

Penelitian terbaru mengungkap rahasia tersembunyi dari enzim telomerase—molekul ajaib yang sering dijuluki enzim keabadian. Enzim ini berperan dalam memperpanjang telomer, yaitu pelindung di ujung kromosom yang menentukan seberapa lama sel dapat terus membelah dan memperbarui diri.

 

Temuan ilmuwan dari Arizona State University mengungkap langkah penting dalam siklus katalitik telomerase yang berpotensi menjadi kunci terobosan terapi anti-penuaan dan regenerasi sel manusia di masa depan.

 

Mengungkap Siklus Katalitik Telomerase

Penelitian yang dipimpin oleh Profesor Julian Chen dari School of Molecular Sciences, Arizona State University, menemukan fase penting dalam siklus katalitik enzim telomerase. Siklus ini menentukan kemampuan telomerase manusia untuk mensintesis DNA, khususnya dalam menambahkan segmen pengulangan DNA spesifik sepanjang enam nukleotida pada ujung kromosom. Proses ini berperan penting dalam mempertahankan kestabilan genetik dan memperpanjang umur sel.

Memahami mekanisme kerja telomerase membuka peluang baru bagi pengembangan terapi anti-penuaan yang lebih efektif.

 

Telomer dan Batas Kehidupan Sel

Sebagian besar sel manusia bersifat fana dan tidak dapat memperbarui diri tanpa batas. Seperti yang dijelaskan Leonard Hayflick lebih dari setengah abad lalu, setiap sel memiliki batas jumlah pembelahan sebelum berhenti tumbuh—dikenal sebagai batas Hayflick. Batas ini berkaitan langsung dengan panjang telomer, yaitu segmen DNA pelindung di ujung kromosom.

 

Setiap kali sel membelah, telomer akan memendek. Ketika panjang telomer mencapai titik kritis, sel kehilangan kemampuan untuk membelah dan akhirnya mati. Pemendekan telomer ini bertindak seperti “jam molekuler” yang menghitung mundur masa hidup sel, dan menjadi penyebab alami proses penuaan serta penurunan fungsi jaringan dan organ.

 

Muda di Tingkat Molekuler

Enzim telomerase berperan penting dalam memperlambat proses ini. Telomerase bekerja dengan menambahkan kembali segmen DNA “GGTTAG” ke ujung kromosom menggunakan templat RNA yang dimilikinya sendiri. Dengan demikian, telomerase mampu memperpanjang umur sel dengan memperpanjang telomer.

 

Namun, aktivitas telomerase pada sel manusia dewasa sangat terbatas. Akibatnya, sel-sel induk yang bertugas memperbaiki jaringan dan mengganti sel rusak menjadi semakin lemah seiring bertambahnya usia. Pemendekan telomer yang berkelanjutan menyebabkan melambatnya proses penyembuhan dan penurunan regenerasi jaringan pada individu lanjut usia.

 

Memanfaatkan Potensi Telomerase

Pemahaman lebih dalam mengenai pengaturan dan keterbatasan telomerase membuka peluang untuk memperpanjang umur sel dan memperbaiki jaringan yang menua. Tim Profesor Chen, bersama Yinnan Chen, Joshua Podlevsky, dan Dhenugen Logeswaran, berhasil menemukan fase penting dalam siklus katalitik telomerase yang bertindak sebagai “rem alami”.

 

“Telomerase memiliki sistem pengereman internal untuk memastikan sintesis DNA berlangsung dengan tepat. Namun, rem ini juga membatasi aktivitas keseluruhan enzim,” jelas Profesor Chen. “Menemukan cara untuk melepaskan rem ini berpotensi memulihkan panjang telomer pada sel induk dewasa dan bahkan membalikkan penuaan sel itu sendiri.”

 

Sinyal jeda bawaan dalam RNA telomerase memberi tahu enzim untuk berhenti setelah menyelesaikan satu urutan “GGTTAG”. Penemuan ini menjelaskan misteri lama mengapa satu nukleotida spesifik dapat merangsang aktivitas telomerase. Dengan menargetkan sinyal jeda tersebut, aktivitas telomerase dapat ditingkatkan untuk mempertahankan panjang telomer lebih baik dan meremajakan sel-sel induk manusia yang menua.

 

Antara Peremajaan dan Risiko Kanker

Beberapa penyakit manusia seperti dyskeratosis congenita, anemia aplastik, dan fibrosis paru idiopatik terkait dengan mutasi yang mengganggu aktivitas telomerase atau mempercepat pemendekan telomer. Kondisi ini menyerupai penuaan dini, ditandai dengan kerusakan organ progresif dan harapan hidup yang lebih pendek.

 

Peningkatan aktivitas telomerase dapat menjadi solusi menjanjikan untuk penyakit tersebut. Namun, peningkatan ini harus dilakukan dengan sangat hati-hati. Sama seperti telomerase menjaga vitalitas sel induk muda, sel kanker juga memanfaatkan telomerase untuk mempertahankan pertumbuhan tak terkendali. Karena itu, mengatur aktivitas telomerase dengan presisi menjadi tantangan penting—berjalan di antara garis tipis antara peremajaan dan risiko kanker.

 

Menuju Terapi Anti-Penuaan yang Aman

Berbeda dengan sel induk, sebagian besar sel somatik manusia tidak memiliki aktivitas telomerase, yang justru membantu mencegah perkembangan kanker. Oleh karena itu, obat yang meningkatkan aktivitas telomerase secara umum pada semua jenis sel tidak diinginkan.

 

Untuk mencapai tujuan meningkatkan aktivitas telomerase secara tepat dan selektif pada sel induk dewasa, temuan ini membuka jalan baru dalam pengembangan terapi. Molekul obat berukuran kecil dapat disaring atau dirancang untuk secara khusus mengaktifkan telomerase di dalam sel induk, sehingga memungkinkan pengobatan penyakit degeneratif dan terapi anti-penuaan tanpa meningkatkan risiko kanker

 

Sumber Cerita: Materi  disediakan oleh Arizona State University.

 

Referensi:

Chen, Y., J. Podlevsky, D. Logeswaran dan J.J.-L. Chen. 2018. The step of combining a single nucleotide limits the activity of adding repeat human telomerase. EMBO Journal. DOI: 10.15252 / emboj.201797953.